熱點13　交變電流-2025高考物理

熱點13交變電流［分值：50分］1~4題每題5分，5~9題每題6分，共50分1.(2024·江蘇揚州市二模)北京市某興趣小組利用地磁場探究交變電流的規(guī)律如圖甲所示，線圈在地磁場中勻速轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)軸OO'沿東西方向水平放置，產(chǎn)生的交變電流i隨時間t變化關系圖像如圖乙所示。已知地磁場方向斜向下，則()A.0時刻，線圈在豎直面內(nèi)B.T4C.若僅增加轉(zhuǎn)速，Im變小D.若僅將轉(zhuǎn)軸沿南北方向水平放置，Im變小答案D解析0時刻，由乙圖可知，感應電流為0，此時穿過線圈的磁通量最大，線圈處于與磁場方向垂直的平面，故A錯誤；T4時刻，由乙圖可知，感應電流最大，此時穿過線圈的磁通量最小，線圈處于與磁場方向平行的平面，故B錯誤；若僅增加轉(zhuǎn)速，線圈產(chǎn)生的感應電動勢最大值增大，則Im變大，故C錯誤；若僅將轉(zhuǎn)軸沿南北方向水平放置，則地磁場水平分量一直與線圈平面平行，只有地磁場的豎直分量穿過線圈，所以線圈產(chǎn)生的感應電動勢最大值變小，則Im變小，故D2.(2024·內(nèi)蒙古赤峰市一模)無線充電技術的應用，讓手機擺脫了充電線的牽制，手機使用者做到了“隨用隨拿，隨放隨充”。無線充電器簡化示意圖如圖所示，其主要部件為發(fā)射線圈和接收線圈，工作原理與理想變壓器相同，忽略線圈的內(nèi)阻。已知某款手機的無線快充充電器充電功率為10W，發(fā)射線圈與接收線圈的匝數(shù)比為10∶1，CD端的輸出電流i=22sin100πt(A)，則下列說法正確的是()A.發(fā)射線圈中電流的周期為0.01sB.發(fā)射線圈AB端輸入電流的有效值為0.2AC.發(fā)射線圈AB端的電壓的有效值為5VD.從AB端向發(fā)射線圈輸入的功率為1.0W答案B解析根據(jù)CD端的輸出電流為i=22sin100πt(A)可知，電流的周期為T=2πω=2π100πs=0.02s，由于理想變壓器兩端電流周期相同，所以發(fā)射線圈中電流的周期也為0.02s，故A錯誤；CD端電流的有效值為I2=Im2=2A，設發(fā)射線圈AB端輸入電流的有效值為I1，根據(jù)理想變壓器原、副線圈的電流與匝數(shù)的關系，有I1I2=n2n1=110，解得I1=0.2A，故B正確；由于充電功率為10W，可得發(fā)射線圈AB端的電壓的有效值為U1=PI1=503.(2022·重慶卷·3)低壓鹵素燈在家庭電路中使用時需要變壓器降壓。若將“12V50W”的交流鹵素燈直接通過變壓器(視為理想變壓器)接入電壓為220V的交流電后能正常工作，則()A.鹵素燈兩端的電壓有效值為62VB.變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為55∶3C.流過鹵素燈的電流為0.24AD.鹵素燈的電阻為968Ω答案B解析鹵素燈上標記的額定電壓為12V，即為鹵素燈兩端的電壓有效值，A錯誤；根據(jù)理想變壓器的原理可知n1n2=U1U2=22012=553，B正確；流過鹵素燈的電流為I=PU=50W4.(2024·湖北卷·5)在如圖所示電路中接入正弦交流電，燈泡L1的電阻是燈泡L2的2倍。假設兩個二極管正向電阻為0、反向電阻無窮大。閉合開關S，燈泡L1、L2的電功率之比P1∶P2為()A.2∶1 B.1∶1 C.1∶2 D.1∶4答案C解析兩個二極管正向電阻為0、反向電阻無窮大，二極管導通則短路并聯(lián)的燈泡，此時另一個燈泡與電源串聯(lián)，根據(jù)電路圖可知在一個完整的周期內(nèi)，兩個燈泡有電流通過的時間相等，都為半個周期，電壓有效值相等，則根據(jù)P=U2R，可知P1∶P2=RL2∶RL1=1∶2，故選5.(多選)(2024·廣東佛山市二模)小明同學用漆包線和鐵釘繞制了一個如圖所示簡易變壓器，初級線圈匝數(shù)n1=400匝，接入正弦交流電u=82sin100πt(V)。次級線圈匝數(shù)n2=100匝，其兩端并接著兩只極性相反發(fā)光二極管LED(單向?qū)щ?，此LED兩端電壓超過2.1V就會導通被點亮。忽略鐵釘漏磁，下列說法正確的是()A.圖中電壓表示數(shù)為8VB.兩只LED都不能被點亮C.每只LED閃光頻率為50HzD.LED兩端電壓峰值為2V答案AC解析圖中電壓表示數(shù)為正弦交流電壓有效值，即U1=U1m2=8V，依題意，忽略鐵釘漏磁，看作理想變壓器，有U1mU2m=n1n2，解得U2m=22V>2.1V，則兩只LED都能被點亮，故A正確，B、D錯誤；正弦交流電的頻率為f=ω2π=50Hz6.(2024·海南?？谑幸荒?如圖所示，總電阻為R的金屬直角線框abcd放置在磁感應強度為B的勻強磁場中，a、d兩點連線與磁場垂直，ab、cd長均為l，bc長為2l，定值電阻阻值也為R，線框繞ad連線以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動。t=0時刻線框所在平面與磁場垂直，則()A.t=0時刻穿過線框磁通量的變化率最大B.t=0時刻bc邊所受安培力大小為2C.a、d兩點間電壓變化規(guī)律為u=2Bl2ωsinωtD.線框轉(zhuǎn)一圈過程中外力對線框做功為2π答案D解析t=0時刻，bc邊運動方向與磁場方向平行，感應電動勢為零，穿過線框磁通量的變化率為零，電路中沒有感應電流，bc邊所受安培力為零，故A、B錯誤；依題意，感應電動勢的最大值為Em=NBSω=2Bl2ω，a、d兩點間的電壓的最大值為Um=RR+REm=Bl2ω，則a、d兩點間電壓變化規(guī)律為u=Umsinωt=Bl2ωsinωt，故C錯誤；感應電動勢的有效值為E=Em2=2Bl2ω，線框轉(zhuǎn)一圈過程中外力對線框做功為W=Q=E2R7.(2020·浙江7月選考·11)如圖所示，某小型水電站發(fā)電機的輸出功率P=100kW，發(fā)電機的電壓U1=250V，經(jīng)變壓器升壓后向遠處輸電，輸電線總電阻R線=8Ω，在用戶端用降壓變壓器把電壓降為U4=220V。已知輸電線上損失的功率P線=5kW，假設兩個變壓器均是理想變壓器，下列說法正確的是()A.發(fā)電機輸出的電流I1=40AB.輸電線上的電流I線=625AC.降壓變壓器的匝數(shù)比n3∶n4=190∶11D.用戶得到的電流I4=455A答案C解析發(fā)電機輸出電流I1=PU1=100×103250A=400A，故A錯誤；輸電線上損失的功率P線=I線2R線=5kW，所以I線=P線R線=25A，故B錯誤；用戶得到的功率P4=P-P線=(100-5)kW=95kW，則I4=P4U4=95×103220A=475011A≈4328.(2023·山東卷·7)某節(jié)能儲能輸電網(wǎng)絡如圖所示，發(fā)電機的輸出電壓U1=250V，輸出功率500kW。降壓變壓器的匝數(shù)比n3∶n4=50∶1，輸電線總電阻R=62.5Ω。其余線路電阻不計，用戶端電壓U4=220V，功率88kW，所有變壓器均為理想變壓器。下列說法正確的是()A.發(fā)電機的輸出電流為368AB.輸電線上損失的功率為4.8kWC.輸送給儲能站的功率為408kWD.升壓變壓器的匝數(shù)比n1∶n2=1∶44答案C解析由題知，發(fā)電機的輸出電壓U1=250V，輸出功率P1=500kW，則有I1=P1U1=2×103A，A錯誤；由題知，用戶端電壓U4=220V，功率P4=88kW，則有U3U4=I4I3=n3n4，P4=U4I4，解得I4=400A，I3=8A，U3=11000V，則輸電線上損失的功率為ΔP=I32R=4kW，且U2=U3+I3R=11500V，再根據(jù)U1U2=n1n2，解得n1n2=1469.(2024·山東濟南市歷城第二中學一模)在圖甲所示的交流電路中，理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為2∶1，電阻R1=R2=4Ω，R3為滑動變阻器。電源電壓u隨時間t按正弦規(guī)律變化(如圖乙所示)，則下列說法正確的是()

A.滑片P向下移動時，電流表示數(shù)增大B.滑片P向上移動時，電阻R3的電流增大C.當R3=4Ω時，電流表的示數(shù)為2AD.當R3=4Ω時，電源的輸出功率為32W答案C解析等效電路如圖所示當滑片P向下移動時，導致滑動變阻器阻值減小，則等效電阻阻值減小，等效電阻分壓減小，根據(jù)變壓器原理可知，副線圈兩端電壓減小，即電阻R2兩端電壓減小，根據(jù)歐姆定律可知，電流表示數(shù)減小，故A錯誤；將R1